JP2005079731A - 撮影画像投影装置、撮影画像投影装置の画像処理方法及びプログラム - Google Patents

撮影画像投影装置、撮影画像投影装置の画像処理方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】撮影により取得した画像を投影するまでの処理時間を短縮する。
【解決手段】コンピュータ2は、原稿4の画像の変化量を求める。原稿4の画像の変化量が所定閾値以上であれば、原稿差し替える場合のように、画像に動きがないと判定し、処理時間の短縮が可能となる画像の解像度を低解像度に切り替える。また、コンピュータ2は、原稿4を台座13に載置している場合のように、原稿4の画像の変化量が所定閾値未満であって、画像に動きがないと判定すると、画像の解像度を高解像度に切り替える。
【選択図】図1

Description

本発明は、撮影画像投影装置、撮影画像投影装置の画像処理方法及びプログラムに関するものである。
近年、撮影画像投影装置として、ユーザが原稿台に載置した原稿をカメラで撮影して、カメラで撮影した原稿の画像データを記憶して画像処理を行い、プロジェクタを用いてスクリーン上に原稿の画像を拡大して投影するものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−354331号公報(第2−3頁、図1)
しかし、従来のこのような撮影画像投影装置では、原稿の画像をスクリーンに投影するまでの処理に時間を要するため、画像のフレーム周波数が低くなってしまう。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、撮影により取得した画像を投影するまでの処理時間を短縮することが可能な撮影画像投影装置、撮影画像投影装置の画像処理方法及びプログラムを提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る撮影画像投影装置は、
撮影した被写体の画像をスクリーンに投影する撮影画像投影装置において、
前記被写体を撮影し、撮影した前記被写体の画像データを出力するカメラと、
前記カメラが出力した画像データに対して画像処理を行う画像処理部と、
前記画像処理部が画像処理した画像データに基づいた画像をスクリーンに投影する投影部と、
前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数を少なくとも2つの周波数に切り替えるように、前記カメラと前記画像処理部と前記投影部とを制御する制御部と、を備えたものである。
前記制御部は、
前記カメラによって撮影された画像に動きがあるか否かを判定する動き判定手段を備え、
前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数の高低を予め設定し、前記動き判別手段が画像に動きがあると判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数が高くなるように、前記カメラと前記画像処理部と前記投影部とを制御し、前記動き判別手段が画像に動きがないと判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数を低い方に設定し、画像データのデータ量をより多くして解像度がより高くなるように前記カメラと前記画像処理部と前記投影部とを制御するものであってもよい。
前記判定手段は、前記カメラによって撮影された画像に動きがあるか否かの判定を、予め設定されたフレーム周波数のうちの高い方の画像であって当該フレーム周波数に対応する解像度を有する画像に基づいて行うものであってもよい。
前記判定手段は、
前記カメラで撮影された画像の画像変化量を求め、前記画像変化量が予め設定された閾値未満であれば、前記カメラで撮影された画像に動きがないと判定し、前記画像変化量が予め設定された閾値以上であれば、前記画像に動きがあると判定するものであってもよい。
前記判定手段は、前記カメラで撮影された画像のデータの前回値を記憶し、記憶した画像データの前回値と新たに撮影された画像のデータの今回値との差分の総和を求めることにより、画像変化量を求めるものであってもよい。
本発明の第2の観点に係る撮影画像投影装置の画像処理方法は、
カメラで撮影した画像をスクリーンに投影する撮影画像投影装置の画像処理方法であって、
前記カメラが出力した画像データに基づいて画像に動きがあるか否かを判定するステップと、
前記カメラが出力する画像のフレーム周波数の高低を予め設定し、前記画像に動きがあると判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数が高くなるように制御し、前記画像に動きがないと判定すると、前記画像のフレーム周波数が低くなるように前記カメラを制御するステップと、を備えたものである。
本発明の第3の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
前記カメラが出力した画像データに基づいて画像に動きがあるか否かを判定する手順、
前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数の高低を予め設定し、前記画像に動きがあると判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数が高くなるように制御し、前記画像に動きがないと判定すると、前記画像のフレーム周波数が低くなるように前記カメラを制御する手順、
を実行させるためのものである。
本発明によれば、撮影により取得した画像を投影するまでの処理時間を短縮することが出来る。
以下、本発明の実施の形態に係る撮影画像投影装置を図面を参照して説明する。
実施形態に係る撮影画像投影装置の構成を図1に示す。
撮影画像投影装置は、書画カメラ1と、コンピュータ2と、プロジェクタ3と、から構成される。
書画カメラ1は、投影対象の原稿4を撮影するためのカメラシステムであり、デジタルカメラ11と、支柱12と、台座13と、を備える。デジタルカメラ11は、原稿4を撮影するためのものである。支柱12は、デジタルカメラ11を取り付けるためのものである。台座13は、支柱12を支えるためのものである。
また、書画カメラ1のデジタルカメラ11は、図2に示すように、光学レンズ装置101と、イメージセンサ102と、を備える。
光学レンズ装置101は、画像の光を集光するためのレンズなどで構成されたものである。
イメージセンサ102は、光学レンズ装置101が光を集光することによって結像した画像を、デジタル化した画像データとして取り込むためのものであり、CCD等によって構成される。
書画カメラ1とコンピュータ2とは、USB等のケーブル14を介して接続され、書画カメラ1は、デジタルカメラ11が撮影した原稿4の画像データを、ケーブル12を介してコンピュータ2に出力する。
コンピュータ2は、書画カメラ1から送られた画像データに対して、画像処理を行うものである。コンピュータ2は、デジタルカメラ11の撮影面に対して、原稿4が斜めであったり回転したりした状態であっても、画像処理を行うことによって、正面から撮影した原稿4の画像データを生成する。
コンピュータ2は、図2に示すように、メモリ103と、表示装置104と、画像処理装置105と、キー操作部106と、プログラムコード記憶装置107と、CPU108と、から構成される。
メモリ103は、イメージセンサ102からの画像、表示装置105に送り出すための画像などを一時記憶するためのものである。尚、メモリ103は、CPU108の作業メモリとしても用いられる。
表示装置104は、プロジェクタ3に画像を送り出すためのものである。
画像処理装置105は、メモリ103に一時記憶された画像データに対して、画像の歪み補正や画像効果などの画像処理をおこなうためのものである。
キー操作部106は、書画投影の機能を制御するためのスイッチ、キーを備えたものである。キー操作部106は、ユーザがスイッチ、キーを操作した操作情報をCPU108に出力する。
プログラムコード記憶装置107は、CPU108が実行するプログラムを記憶するためのものであり、ROM等によって構成される。
CPU108は、プログラムコード記憶装置107に格納されているプログラムに従って、前述した各部を制御する。
また、CPU108は、後述するフローチャートに従って、撮影対象物である原稿4の画像に動きがあるか否かを判定し、判定結果に従って、投影モードを切り替える。
投影モードは、動画モードと静止画モードの2つとする。動画モードは、ユーザが台座13に投影したい原稿4等を載置しようとする場合に設定されるモードであって、デジタルカメラ11で映し出している画像をそのままプロジェクタ3に投影するモードである。
動画モードでは、CPU108は、例えば、画像解像度がVGA(600×480ドット)程度の画像を30fps(フレーム/秒)の速さで動画投影を行なうように、各部を制御するものとする。このように、動画モードは、解像度は低いものの、リアルタイム性を重視したモードである。
静止画モードは、ユーザが原稿を置いた後に設定されるモードであって、デジタルカメラ11で高解像度の画像撮影を行い、高解像度の静止画像の投影を行うモードである。デジタルカメラ11が撮影解像度300万画素のカメラである場合、切り出した投影画像はXGA(1024×768)の静止画像になる。
CPU108は、投影モードの切り替えを行うため、原稿4の画像に動きがあるか否かを判定する。CPU108は、このような判定を行うため、前回撮影した画像との変化量MDを求める。変化量(MD)は撮影している画像が前回の画像と比較してどれぐらい変化したかを表す量である。この量を計算する方法はいくつか考えられる。一例として、CPU108は、前回撮影した画像のデータから、各画素の差分の絶対値の総和を変化量MDとして求める。
即ち、前回の画素データをPn-1(x,y)、今回の画素データをPn(x,y) 1≦x≦640 1≦x≦480とすると、変化量MDは、次の数1によって表される。
Figure 2005079731
但し、全画素の総和を求めるには、計算量がおおいので、変化量MDを求める方法としては、いくつかの画素を抜き出して実現する方法もある。
また、この変化量MDと比較して動きの有無を判定するための閾値として、閾値Thresh1と閾値Thresh2とが予め設定される。閾値Thresh1は、動きがないか否かを判定するための閾値であり、CPU108は、変化量MDが閾値Thresh1未満であれば、動きがないと判定する。
閾値Thresh2は、静止画モードにおいて、例えば、影が動いた場合、ペン等を置いた場合のように、動きはあっても、その動きが動画モードに切り替える必要のない程度の僅かな動きであるか否かを判定するための閾値である。
CPU108は、変化量MDが閾値Thresh2未満であれば、動画モードに切り替える必要のない程度の僅かな動きであると判定する。尚、閾値Thresh2は、閾値Thresh1よりも高く設定される(Thresh1<Thresh2)。メモリ103は、この閾値Thresh1と閾値Thresh2とを予め記憶する。
また、CPU108は、動画モードから静止画モードに切り替える場合、画像に動きがないと判定し、所定の時間が経過してから、投影モードを静止画モードに切り替える。このため、CPU108は、画像に動きがないと判定してから、静止時間Ptimeを計測し、メモリ103は、この静止時間Ptimeと比較するために予め設定された所定時間HoldTimeを記憶する。
プロジェクタ3は、スクリーン5に投影光を照射して原稿4の画像を結像させるものである。コンピュータ2とプロジェクタ3とは、RBG等のケーブルを介して接続される。
次に、本実施形態に係る撮影画像投影装置の動作を説明する。
ユーザが撮影画像投影装置の電源をONすると、コンピュータ2のCPU108は、プログラムコード記憶装置107からプログラムコードを読み出して基本投影処理を実行する。
この動作を図3に示すフローチャートに従って説明する。
まず、CPU108は、書画カメラ1のデジタルカメラ11の焦点、露出、ホワイトバランスなどのカメラ設定パラメータの初期化をおこなう(S10)。
CPU108は、投影モードを動画投影モードに初期化する(ステップS11)。CPU108は、投影モードを動画モードに初期化するため、メモリ103上の指定した領域に動画モード(Motion)をセットする。さらに、CPU108は、デジタルカメラ11のイメージセンサ102から読み出された画像データを、VGAによる画像データになるように設定する。
これによりに、デジタルカメラ11が捉えているシーンが、光学レンズ装置101を経由してイメージセンサ102に集光され、イメージセンサ102は集光された画像から動画撮影用の解像度の低いデジタル画像を作成する。そして、イメージセンサ102は、作成したデジタル画像を定期的に、例えば、秒10枚で、メモリ103に送り出す。
次に、CPU108は、静止時間Ptimeのリセットをおこなう(S12)。
次に、CPU108は、イメージセンサ102から低解像度の画像データをメモリ103に転送するように、イメージセンサ102とメモリ103とを制御する(S13)。尚、ここでは、イメージセンサ102の画像データがメモリ103に転送されるだけで、表示装置104は、画像を表示しない。表示装置104が画像を表示しないのは、表示装置104の表示を行なう画像データがメモリ103上の異なるアドレスで示される領域に記憶されているからである。
次に、CPU108は、前回撮影した画像との変化量(MD)を、数1に従って求める(ステップS14)。
CPU108は、投影モードが動画投影モードか静止画投影モードかを判定する(ステップS15)。
初期状態では投影モードに動画投影モードが設定されている。CPU108は、このため、初期状態では、動画モードと判定し、撮影した動画を投影するために、メモリ103内にある動画の画像データをメモリ103の所定領域にコピーする(ステップS16)。これにより、表示装置104は、撮影された画像データをメモリ103から読み出し、RGB信号をプロジェクタ3に出力する。プロジェクタ3は、この信号に基づいて、画像を投影する。
CPU108は、予め設定された前述の閾値Thresh1とS14において求めた画像変化量MDとを比較し、比較結果に基づいて画像に動きがあるか否かを判定する(ステップS17)。
このとき、ユーザが、まだ、用紙を置くなどの動作を続けている場合、画像変化量MDは閾値Thresh1以上になる。この場合、CPU108は、画像に動きがあると判定し(ステップS17においてYes)、静止時間Ptimeをリセットして低解像度の画像データを読み込みを行い、画像変化量MDを求め、画像のメモリ103の投影画像領域への書き込みを行う(ステップS12〜S16)。これによりユーザが動作を行なっている間、撮影画像投影装置は、動画モードの状態を維持し続け、低解像度の動画画像がスクリーン5に投影される。
その後、ユーザが用紙のセットを終えて画像に動きがなくなると、画像変化量MDは閾値未満になる。この場合、CPU108は、画像に動きがないと判定し(ステップS17においてNo)、静止時間Ptimeに1を加算する(ステップS18)。
そして、CPU108は、静止時間Ptimeが所定時間HoldTimeに達したか否かを判定する(ステップS19)。
静止時間Ptimeが所定時間HoldTimeに達していないと判定した場合(ステップS19においてNo)、CPU108は、画像に動きがないと判定するまで、再び低解像度の画像データを読み込んで、画像変化量MDを求め、動きがなければ、静止時間Ptimeに1を加算する(ステップS13〜S18)。この場合、静止時間Ptimeがリセットされないため、静止時間Ptimeは、CPU108によって、動画を読み込むごとにカウントアップされる。
静止時間Ptimeが所定時間HoldTimeに達したと判定した場合(ステップS19においてYes)、CPU108は、ユーザが画像を静止させたと判定し、投影モードを静止画モードに設定する(ステップS20)。
CPU108は、高解像度の静止画像を撮影するようにイメージセンサ102を制御する(ステップS21)。そして、CPU108は、イメージセンサ102が取得した画像データをメモリ103に書き込む。尚、CPU108は、画像データをメモリ103に書き込んだ後、デジタルカメラ11の解像度を再び低解像度の読み込み状態に戻す。
CPU108は、画像処理装置105を制御し、画像処理装置105は、読み込まれた高解像度の静止画像に対して、斜め補正のための射影パラメータの抽出をおこなう(ステップS22)。
画像処理装置105は、さらにその抽出された射影パラメータに従って、撮影対象の切抜きと、正面画像への補正画像作成である射影補正をおこなう(ステップS23)。
画像処理装置105は、作成された補正画像から、コントラスト補正などの鮮明、識別しやすい画像へ変換を行なうための画像効果処理のパラメータ抽出をおこなう(ステップS24)。
画像処理装置105は、抽出された画像効果パラメータを用いて、補正画像の画像効果処理をおこなう(ステップS25)。
CPU108は、効果処理をおこなった補正画像データの投影をおこなうために、動画画像のときと同じように、メモリ103内の所定領域に補正画像データの書き込みを行う。そして、CPU108は、表示装置104から、画像データをRGB信号でプロジェクタ3に出力する(ステップS26)。
一度静止画モードになると、CPU108は、再び静止時間Ptimeをリセットして、低解像度の画像を読み込み、画像変化量MDを求める(ステップS12〜S14)。
ここで、投影モードが静止画投影モードと判定した場合(ステップS15)、CPU108は、求めた画像変化量MDともう一つの所定閾値Thresh2(Thresh1<Thresh2)との比較を行い、画像に動きがあるか否かを判定する(ステップS30)。
CPU108は、画像変化量が閾値Thresh2以上であれば、画像に動きがないと判定する(ステップS30においてNo)。この場合、CPU108は、引き続き、画像変化量と閾値Thresh1との比較を行い(ステップS31)、画像に動きがあるか否かを判定する(ステップS31)。
そして、画像変化量MDが閾値Thresh1以上であれば、CPU108は、画像に動きがあると判定し(ステップS30においてYes)、投影モードを動画モードに設定する(ステップS40)。そして、CPU108は、静止時間Ptimeをリセットする(ステップS12)。
一方、画像変化量MDが閾値Thresh2未満であっても、閾値Thresh1以上であれば、CPU108は、画像に動きがあると判定する(ステップS31においてYes)。この場合、CPU108は、画像変化量MDが閾値Thresh1と閾値Thresh2との間であるため、投影モードを動画モードに切り替えずに、再度、高解像度で静止画像を撮影し、画像処理装置105は、取得した高解像度の静止画像データの画像処理を行う(ステップS21〜S26)。
また、画像変化量MDが閾値Thresh2未満であり、かつ、閾値Thresh1未満であれば、CPU108は、静止状態が継続しているものと判定する(ステップS31においてNo)。この場合、CPU108は、キー操作部106から出力された操作情報に基づいて画像調整キーが操作されたか否かを判定する(ステップS32)。
画像調整キーが操作されていないと判定した場合(ステップS32においてNo)、CPU108は、ステップS12に戻り、静止時間Ptimeをリセットする。
画像調整キーが操作されたと判定した場合(ステップS32においてYes)、CPU108は、画像の拡大や回転などの画像変換の調整を行う(ステップS33)。
CPU108は、画像変換が射影補正、回転補正等なのか、画像の拡大縮小、移動なのかを判定する(ステップS34)。
画像変換が射影補正、回転補正等であると判定した場合、CPU108は、以前の画像で抽出された画像効果パラメータを用いて画像効果処理を行って(ステップS24)、補正画像の効果処理を行う(ステップS25)。他方、画像変換が画像の拡大縮小、移動であると判定した場合、CPU108は、以前の画像で抽出された画像効果パラメータを用いずに、画像効果処理を行う(ステップS25)。
このようにして、CPU108は、動画投影モードと静止画投影モードとの切り替えを行いながら投影制御を行う。これにより、ユーザが操作を行なっている間は、フレーム周波数優先の画像の投影が行われ、画像が静止すれば、撮影対象の原稿4の切り抜き及び画像効果をおこなって高解像度画像の投影が行われる。
以上説明したように、本実施形態によれば、解像度、フレーム周波数、画像処理の異なる画像を切り替えて投影するようにした。従って、スクリーンに原稿の画像を投影するときは、高品位の画像で原稿投影することができ、原稿を差し替えるときは、フレーム周波数を優先した画像を投影し、処理時間を短縮することができる。
また、複数の画像の切り替えを、撮影対象の動きを検出することによって自動的におこなうので、ユーザに画像投影モードの切り替える煩わしさを回避することができる。また、原稿投影をおこなう場合、原稿を差し替える間はフレーム周波数の高い表示になるので、投影画像を視認しながら差し替える操作をスムーズに行うことができ、原稿をおいた後は自動的に高品位の画像に切り替わるので視認性にも優れている。
また、対象の動きを低解像度画像の一部の差分画像を用いるので、撮影画像投影装置を簡単な構造にて実現が可能である。
また、一度静止画投影モードに設定されると、その撮影対象の動きの有無を2つの閾値に基づいて判定するので、例えば、影やペンなどを置く動きが僅かである場合には、動画投影モードを経由することなく、再度、画像を高解像度で撮影し直すので、スムーズな投影が可能となる。
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、処理時間を要しない程度の画像処理を行うことは可能である。即ち、図3のステップS16において、画像処理装置105は、カラー調整だけを行う。この処理内容を図4のフローチャートに示す。
画像処理装置105は、処理対象の動画画像から、色相(U,V)の平均値を求める(ステップS801)。
画像処理装置105は、この平均値を用い、背景色に従って輝度ヒストグラムを調整してカラー調整を行う(ステップS802)。
画像処理装置105は、この画像効果を施した画像を、メモリ103に書き込む(ステップS803)。このように低解像度の画像を投影する場合においても、処理時間を要さなければ、簡単な画像処理や画像効果を施すことは可能である。
また、上記実施形態では、画像変化量MDと比較するための閾値を2つとした。しかし、閾値は3つ以上であっても良く、画像の動きの量に従って、画像に対して異なる画像処理を行うようにしても良い。
また、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disk Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これをコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。
インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。
本発明の実施形態に係る撮影画像投影装置の全体構成を示す構成図である。 図1に示す書画カメラとコンピュータとの構成を示すブロック図である。 図1に示す撮影画像投影装置が実行する基本投影処理の内容を示すフローチャートである。 図1に示す撮影画像投影装置の応用例を示すフローチャートである。
符号の説明
1・・・書画カメラ、2・・・コンピュータ、3・・・プロジェクタ、5・・・スクリーン、108・・・CPU

Claims (7)

  1. 撮影した被写体の画像をスクリーンに投影する撮影画像投影装置において、
    前記被写体を撮影し、撮影した前記被写体の画像データを出力するカメラと、
    前記カメラが出力した画像データに対して画像処理を行う画像処理部と、
    前記画像処理部が画像処理した画像データに基づいた画像をスクリーンに投影する投影部と、
    前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数を少なくとも2つの周波数に切り替えるように、前記カメラと前記画像処理部と前記投影部とを制御する制御部と、を備えた、
    ことを特徴とする撮影画像投影装置。
  2. 前記制御部は、
    前記カメラによって撮影された画像に動きがあるか否かを判定する動き判定手段を備え、
    前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数の高低を予め設定し、前記動き判別手段が画像に動きがあると判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数が高くなるように、前記カメラと前記画像処理部と前記投影部とを制御し、前記動き判別手段が画像に動きがないと判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数を低い方に設定し、画像データのデータ量をより多くして解像度がより高くなるように前記カメラと前記画像処理部と前記投影部とを制御する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の撮影画像投影装置。
  3. 前記判定手段は、前記カメラによって撮影された画像に動きがあるか否かの判定を、予め設定されたフレーム周波数のうちの高い方の画像であって当該フレーム周波数に対応する解像度を有する画像に基づいて行う、
    ことを特徴とする請求項2に記載の撮影画像投影装置。
  4. 前記判定手段は、
    前記カメラで撮影された画像の画像変化量を求め、前記画像変化量が予め設定された閾値未満であれば、前記カメラで撮影された画像に動きがないと判定し、前記画像変化量が予め設定された閾値以上であれば、前記画像に動きがあると判定する、
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載の撮影画像投影装置。
  5. 前記判定手段は、前記カメラで撮影された画像のデータの前回値を記憶し、記憶した画像データの前回値と新たに撮影された画像のデータの今回値との差分の総和を求めることにより、画像変化量を求める、
    ことを特徴とする請求項4に記載の撮影画像投影装置。
  6. カメラで撮影した画像をスクリーンに投影する撮影画像投影装置の画像処理方法であって、
    前記カメラが出力した画像データに基づいて画像に動きがあるか否かを判定するステップと、
    前記カメラが出力する画像のフレーム周波数の高低を予め設定し、前記画像に動きがあると判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数が高くなるように制御し、前記画像に動きがないと判定すると、前記画像のフレーム周波数が低くなるように前記カメラを制御するステップと、を備えた、
    ことを特徴とする撮影画像投影装置の画像処理方法。
  7. コンピュータに、
    前記カメラが出力した画像データに基づいて画像に動きがあるか否かを判定する手順、
    前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数の高低を予め設定し、前記画像に動きがあると判定すると、前記カメラによって撮影される画像のフレーム周波数が高くなるように制御し、前記画像に動きがないと判定すると、前記画像のフレーム周波数が低くなるように前記カメラを制御する手順、
    を実行させるためのプログラム。
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